沪粤版物理九上 12.4热机与社会发展 同步检测（含解析）

沪粤版物理九年级上册12.4热机与社会发展 同步检测
一、选择题
1.关于热机，下列说法正确的是（? ）
A.?随着科学技术的发展，热机的效率可达到100%B.?四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程C.?柴油机上安装一个笨重的飞轮，是为了提高它的效率D.?柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大
2.月球上没有大气，适合在月球上使用的“月球车”的动力装置是 （? ???）
A.?汽油机??????????????????????????B.?电动机??????????????????????????C.?空气喷气发动机??????????????????????????D.?风力装置
3.下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（　　）
A.?热机排出的尾气没有内能????????????????????????????B.?改进技术可以把热机的效率提高到100%C.?热机使用过程中尾气冒黑烟时效率最高???????D.?热机的一个工作循环有两次能量转化相反的做功过程
4.如图是汽油机工作时的四个冲程，其中属于做功冲程的是(?? )
A.??????????????B.??????????????C.??????????????D.?
5.如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（ ??）
A.?η= ×100%?????????????????????????????????B.?η= ×100%C.?η= ×100%???????????????????????????????????????D.?η= ×100%
6.关于四冲程汽油机和柴油机，下列说法正确的是(??? )
A.在吸气冲程中，吸入汽缸的都是空气B.在压缩冲程末，汽油机汽缸内气体温度比柴油机的高C.在做功冲程初，都是火花塞点火D.在排气冲程中，排气都依靠飞轮的惯性完成
7.如图四个实验中，其能量转化方式与图示汽油机对应冲程类似的是（　　）
A.?电火花发生器点火后将盒盖顶出 B.?滚摆向下运动C.?向下压缩空气引火仪 D.?酒精灯加热杯中冷水
8.下列关于汽油机和柴油机的主要区别,其中错误的是（?? ）
A.?柴油机的气缸上是喷油嘴,汽油机的顶部有火花塞??????????B.?在做功冲程中,柴油机的点火方式叫点燃式,汽油机的点火方式叫压燃式C.?柴油机比汽油机笨重,但燃料便宜?????????????????????????D.?柴油机吸入气缸的只是空气,汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物
9.如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中属于做功冲程的是（?? ）
A.????????????????????B.????????????????????C.????????????????????D.?
10.一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1800r/min，此汽油机每秒内（? ）
A.?完成30个冲程，做功15次???????????????????????????????????B.?完成60个冲程，做功15次C.?完成60个冲程，做功30次???????????????????????????????????D.?完成120个冲程，做功30次
11. 下列关于内燃机的说法正确的是（　　）
A.?汽车的发动机是内燃机???????????????????????????????????????B.?蒸汽机、汽轮机、喷气发动机都是内燃机C.?内燃机工作时，压缩冲程将内能转化为机械能????D.?先进的制造技术能将内燃机的效率提高到100%
12.如图为四冲程汽油机工作过程中某一冲程的示意图，它表示的是（　　）
A.?做功冲程?????????????????????????????B.?压缩冲程??????????????????????????C.?吸气冲程??????????????????????????D.?排气冲程
二、填空题
13.如图所示的是四冲程汽油机的________?冲程，在这一冲程中发生的能量转化是：________?；若该汽油机的飞轮转速为3600转/分，则该汽油机活塞1s内对外做功________?次。
14.发动机是汽车的重要部件，如图所示，汽油机的此冲程是由________能转化为________能．当车行驶了一段距离后，消耗了0．6kg的汽油，这些汽油完全燃烧释放的热量是________J．（q汽油=4．6×107J/kg）?
15.常见汽车的动力机械是内燃机．从能量转化的角度来看，内燃机是把?________能转化为?________能的机器．内燃机的效率较低，它在工作过程中，能量大部分以?________能的形式耗散掉．
16. 如图所示汽油机________? 冲程，该冲程工作时将________?能转化为________?能．
17.如图所示，弹簧一端固定于水平面上，另一端与质量为m的活塞拴接在一起，一开口向下、质量为M的气缸与活塞一起封闭了一定质量的气体，气缸和活塞均是热的良导体．若外界环境的温度缓慢降低，则活塞将?________；气缸将?________（两空均选填“向上移动”、“静止不动”或“向下移动”）．??
18.小清家的下水管堵了，他爸爸用固体疏通剂进行疏通，具体操作是先将适量的疏通剂倒入下水道，再缓慢加入清水，疏通剂与水发生化学反应造成高温高压气体.通过高温高压气体的膨胀将管道疏通.在疏通剂与水的化学反应过程中，能量的转化情况是________，高压气体疏通管道的过程相当于四冲程汽油机的________冲程；其四冲程汽油机飞轮的转速为2400r/min.则在1s内，汽油机完成了________个冲程，对外做功________次.
19.有一台汽油机在一个工作循环中消耗了6g汽油（汽油的热值为4.6×107J/kg），如果这台汽油机的效率为40%，则一个循环中输出的有用机械能为________J。
20.一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是1200r/min，该汽油机每秒钟内完成________个冲程，做功________次．
三、解答题
21.热机的发展和应用推动了社会的快速发展．但热机使用时不可避免地要损失一部分能量，并对环境造成一定的污染．请指出热机工作时存在的各种能量损失和可能造成的环境污染．
22.如图所示，图甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中活塞与曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况．请在图乙中，画出压缩冲程中活塞运动的方向（用“↑”或“↓”表示）和进气门、排气门的开闭情况．
四、综合题
23.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S，一个冲程中活塞在气缸中移动的距离是L．满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为P，t时间内曲轴转动N圈、消耗汽油的体积为V．已知汽油的密度为ρ，汽油的热值为q，不考虑大气压对计算的影响，不计摩擦损失．求满负荷工作时：
（1）这种汽油机做功冲程中燃气对活塞的平均压力
（2）这种汽油机做功的功率．
（3）这种汽油机把内能转化为机械能的效率．
24.小刚做了如下实验：
（1）向容积为50mL的注射器内注入少量酒精，并在注射器小孔内放一小段牙签，用橡皮帽堵住小孔使注射器内封闭一段气体，如图a．推动活塞压缩这段气体，拔掉橡皮帽，看到牙签飞出，同时注射器内出现大量“白气”，如图b．“白气”是酒精蒸气________形成的，这说明此过程中气体的内能________?（选填“增大”、“减小”或“不变”）．牙签飞出这一过程的能量转化情况与四冲程汽油机________冲程相同．
（2）小刚觉得牙签飞出是因为气体被压缩后压强增大了，由此他猜想气体压强的大小可能与气体的体积有关；他又想起自行车轮胎在夏季烈日暴晒下会爆胎，他猜想气体压强的大小可能还与________有 关．在老师的帮助下，他用图乙的实验装置去探究“一定质量的气体，压强与体积的关系”，实验中保持环境温度不变且注射器管壁导热性能良好，缓慢推动活塞到 某一位置，从注射器的刻度上读出体积值，待压强传感器示数稳定后读出压强值．继续缓慢推动活塞，得到多组实验数据如下表：
实验序号
1
2
3
4
5
气体的体积V（ml）
50
40
34
30
26
气体的压强P（105 Pa）
1.01
1.26
1.49
1.68
1.94
压强与体积的乘积PV（105 Pa?mL）
50.5
50.4
50.66
50.4
50.44
①实验中缓慢推动注射器活塞，主要目的是________?；②分析表中实验数据，可以初步得出的结论是________ .

答案解析
一、选择题
1.【答案】B
【解析】 A、通过技术改造只能提高热机的效率，但不可能达到100%，故A说法不正确．B、压缩冲程是进气门和排气门都关闭，活塞向上运动．做功冲程是在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，是燃料猛烈燃烧，高温高压的气体推动活塞向下运动．对外做功，此时进气门和排气门都关闭．故B说法正确．C、飞轮旋转产生的惯性带动曲轴旋转，从而产生更大的动力和节省能源，不为了提高效率．故C说法不正确．D、柴油机的效率比汽油机的高，主要是因为柴油机为压燃式，压缩的程度更高，气缸内温度更高，能量转化的程度更高，和热值无关．故D说法不正确．故选B．【分析】汽油机的柴油机的区别在于：构造不同，汽油机为火花塞，柴油机为喷油嘴；吸入物质不同，汽油机吸入汽油和空气的混合物，柴油机吸入的是空气；汽油机为点燃式，柴油机为压燃式；效率高低不同，汽油机效率低，比较轻巧，柴油机效率高，比较笨重．
2.【答案】B
【解析】 汽油机中汽油的燃烧需要空气，故A错误；电动机工作时不需要空气，故B正确；空气喷气发动机，工作时也得需要空气，故C错误；没有空气不能形成风，风力装置也就不能工作，故D错误。选B。【分析】了解各种热机的工作原理是解题关键。本题考查的是蒸气机,内燃机,汽轮机,喷气发动机的原理。
3.【答案】D
【解析】 ：A、热机工作时，排出的尾气带走了大部分内能．A说法不正确．B、热机工作时由于要克服机械间的摩擦做额外功、同时也存在热散失、并且废气带走大部分能量，所以热机的效率很低，不能达到100%．B说法不正确．C、热机使用中尾气冒黑烟，说明燃料燃烧不充分，效率低．C说法不正确．D、热机的一个工作循环包括四个冲程，吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．压缩冲程中，活塞上升压缩气缸内的气体，使气体内能增大，即机械能转化为内能；做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，内能转化为机械能．D说法正确．故选D．【分析】（1）热机工作时废气带走大部分能量、克服机械间的摩擦做额外功、同时也存在热散失等，所以热机的效率较低．（2）热机在工作时，一定有能量的损失，故其效率不会达到100%．（3）尾气冒黑烟，说明燃料燃烧不充分．（4）热机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．压缩冲程中机械能转化为内能；做功冲程中内能转化为机械能．
4.【答案】A
【解析】 吸气冲程：活塞向下运行，进气门打开，排气门关闭；压缩冲程：活塞向上运行，进气门、排气门都关闭；做功冲程：活塞向下运行，进气门、排气门都关闭；排气冲程：活塞向上运行，进气门关闭，排气门打开。故答案为：A。【分析】汽油机的工作过程由工作循环组成，每一个工作循环由四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排汽冲程，每一个冲程中活塞的运动情况和进气门、排气门的打开与关闭情况不同。
5.【答案】D
【解析】 由能流图可知：燃料完全燃烧放出的热量为E，有用机械能即有用功为E2 ， 所以内燃机的效率可表示为 ，D符合题意 .故答案为：D .【分析】内燃机用于做有用功的能量与燃料燃烧释放出的总能量之比为其机械效率 .
6.【答案】D
【解析】 在吸气冲程中，汽油机吸入的是燃料混合物，柴油机吸入的是空气，A不符合题意；在压缩冲程末，柴油机将燃料混合物压缩得程度更大，温度更高，B不符合题意；在做功冲程初，汽油机是通过火花塞点火，而柴油机是由喷油嘴喷出雾状柴油而燃烧，C不符合题意；除了做功冲程，吸气、压缩、排气三个冲程都是靠飞轮的惯性完成，D符合题意，故答案为：D。【分析】内燃机工作时做功冲程把内能转化为机械能，此时利用内能做功，其余三个冲程靠惯性完成.
7.【答案】A
【解析】 ：A、电火花发生器点火后将盒盖顶出，此时燃气的内能转化机械能，故与题目中的情境相同，故A正确；B、滚摆向下运动，动能增加，重力势能减小，所以是重力势能转化为动能的过程，故B错误；C、向下压缩空气引火仪，即将机械能转化为仪器内部空气内能，所以是将机械能转化为内能的过程，故C错误；D、酒精灯加热杯中冷水，这是通过热传递的方式改变内能的，故D错误。故选A。【分析】由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；汽油机四个冲程中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能，排气和吸气冲程没有能的转化。
8.【答案】B
【解析】 A、由柴油机和汽油机的构造可知，柴油机的上部是喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞，A不符合题意；B、在做功冲程中，柴油机的点火方式叫压燃式，汽油机的点火方式叫点燃式，B符合题意；C、柴油机比汽油机笨重，但燃料便宜，C不符合题意；D、柴油机吸入气缸的只是空气,汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物 ， D不符合题意。故答案为：B。【分析】汽油机和柴油机的结构不同：汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴；工作过程：汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气；柴油机比汽油机笨重,但效率高且燃料便宜。
9.【答案】C
【解析】 ：A、两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程，不符合题意；B、一个气阀打开，活塞向上运动，所以是排气冲程，不符合题意；C、两个气阀都关闭，活塞向下运动，所以是做功冲程，符合题意；D、一个气阀打开，活塞向下运动，所以是吸气冲程，不符合题意．故答案为：C．【分析】做功冲程将内能转化为机械能，火花塞点火，结合各个冲程的特点进行分析.
10.【答案】B
【解析】 四冲程汽油机的飞轮转速为1800r/min，则该飞轮每秒钟转30圈．因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，所以飞轮转30圈，共60个冲程，共做功15次．故选B．
11.【答案】A
【解析】 ：A、汽车的发动机是内燃机．故A正确；B、蒸汽机、汽轮机、喷气发动机、内燃机都属于热机．故B错误；C、内燃机工作时，压缩冲程将机械能转化为内能．故C错误；D、热机在工作时，废气会带走一部分热量、燃料不可能完全燃烧、克服部件之间的摩擦会消耗能量等，所以热机的效率不可能达到100%，故D错误；故选A．【分析】（1）内燃机分为汽油机和柴油机．（2）内燃机是热机的一种，热机的种类分为：①蒸汽机；②内燃机；③汽轮机；④喷气发动机．（3）压缩冲程：机械能→内能．（4）使用热机时，真正能转变为对外做的有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分，热机的效率不能达到100%
12.【答案】A
【解析】【解答】解：由图知，进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，因此是做功冲程．故选A．【分析】汽油机的四个冲程是吸气、压缩、做功和排气冲程：吸气冲程进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动；压缩冲程两个气门都关闭，活塞向上运动；做功冲程两个气门都关闭，活塞向下运动；排气冲程排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动．
二、填空题
13.【答案】做功；内能转化为机械能；30
【解析】【解答】火花塞喷火，进气门和排气门关闭，说明是做功冲程；能量转换是机械能转化为内能；若该汽油机的飞轮转速为3600转/分，每秒转动60转，做功30次。【分析】解决本题的关键是熟知汽油机的四大工作冲程，知道它们的能量转化。
14.【答案】内；机械；2．76×107
【解析】【解答】①如图所示，气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，做功冲程中内能转化为机械能；②汽油完全燃烧产生的热量为：Q=mq=0．6kg×4．6×107J/kg=2．76×107J．故答案为：内；机械；2．76×107 ． 【分析】①本题应抓住汽油机的一个工作循环由四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．做功冲程：气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，火花塞冒出电火花．在这一冲程中，燃料燃烧放出的内能转化为机械能．②汽油完全燃烧产生的热量可以利用公式Q=mq进行求解．
15.【答案】内；机械；内
【解析】【解答】①内燃机是把内能转化为机械能的机器；②热机效率较低，很多内能散失掉了．故答案为：内；机械；内．【分析】本题要明确①热机的能量转化：内能转化为机械能．②热机效率较低，很多内能散失掉了．
16.【答案】压缩；机械；内
【解析】【解答】解：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程．汽油机在压缩冲程消耗机械能，得到内能，将机械能转化为内能．故答案为：压缩；机械；内．【分析】汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程；并且只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能．
17.【答案】向上移动；静止不动
【解析】【解答】解：由力学知识分析得到，封闭气体的压强不变，外界环境的温度缓慢降低，封闭气体的温度也缓慢降低，根据盖?吕萨克定律分析得知，封闭气体体积减小．此过程，外界对气体做功，由此可判断活塞将向上移动，气缸将静止不动．故答案为：向上移动；静止不动．【分析】一定质量的理想气体的内能只跟温度有关，温度降低，内能减小，此过程，外界对气体做功．
18.【答案】化学能转化为内能；做功；80；20
【解析】【解答】在疏通剂与水的化学反应过程中，消耗化学能，得到内能，所以，能量的转化情况是化学能转化为内能，高压气体疏通管道的过程，把内能转化为机械能，相当于四冲程汽油机的做功冲程；其四冲程汽油机飞轮的转速为2400r/min=40r/s.飞轮转一周完成两个冲程，则在1s内，汽油机完成了80个冲程，4个冲程对外做功一次功，则在1s内，汽油机对外做功20次.故答案为：化学能转化为内能；做功；80；20【分析】能量的转化情况是化学能转化为内能；热机一个工作循环包括4个冲程，对外做功一次，曲轴转动两周，活塞往复两次.
19.【答案】1.104×105
【解析】【解答】（1）已知m=6g=0.006kg，Q=q汽油m=4.6×107J/kg×0.006kg=2.76×105J，（2）由机械效率公式η= ，得，W有=η×W总=40%×2.76×105J=1.104×105J故答案为 ：1.104×105J。【分析】利用燃料完全放热公式Q放=qm求汽油完全燃烧产生的热量（总能量）；再利用效率公式求有用机械能.
20.【答案】40；10
【解析】【分析】飞轮转速是1200r/min=20r/s，因一个工作循环转2圈，完成4个冲程，做功一次；所以每秒完成10个工作循环，完成40个冲程，做功10次；故答案为：40；10．
三、解答题
21.【答案】解:热机工作时存在的各种能量损失：热机排出的废气仍有很高的温度，因此要损失一部分内能，另外还有燃烧不充分和克服摩擦要做功等；会造成的污染有：①尾气排放造成的污染；②燃料燃烧排放的烟尘使大气变得十分混浊（粉尘）；③废渣污染（未烧尽的残渣）；④噪声污染．?
【解析】【解答】(1)热机工作时存在的各种能量损失：热机排出的废气仍有很高的温度，因此要损失一部分内能，另外还有燃烧不充分和克服摩擦要做功等；(2)会造成的污染有：①尾气排放造成的污染；②燃料燃烧排放的烟尘使大气变得十分混浊(粉尘)；③废渣污染(未烧尽的残渣)；④噪声污染。【分析】热机排出的废气仍有很高的温度，因此要损失一部分内能，另外还有燃烧不充分和克服摩擦要做功等，会造成的污染有：①尾气排放造成的污染；②燃料燃烧排放的烟尘使大气变得十分混浊(粉尘)；③废渣污染(未烧尽的残渣)；④噪声污染.
22.【答案】解：在内燃机的压缩冲程中，两个气门都关闭，活塞向上运动；如下图所示：
【解析】【分析】四冲程内燃机一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，压缩冲程，两个气门都关闭，活塞向上运动．
四、综合题
23.【答案】（1）由p=得：燃气对活塞的平均压力：F=PS；（2）t时间内曲轴转动N圈，所以做功的次数为n=，t时间内做的总功：W总=×F×L=×PS×L；汽油机做功的功率： （3）汽油燃烧放出的热量：Q=mq=ρVq，汽油机把内能转化为机械能的效率：
【解析】【分析】（1）根据p=求出平均压力；（2）曲轴每转2圈对外做功一次，求出时间t内做功的次数，根据W=FL求出一次做的功，根据P=求出功率；（3）根据Q=mq=ρVq求出汽油燃烧放出的热量，再根据η=?求出热机效率．
24.【答案】（1）液化；减小；做功（2）温度；使注射器内的气体温度保持不变；一定质量的气体，在温度一定时，压强与体积成反比
【解析】【解答】（1）由图甲可知，注射器内出现大量“白气”，“白气”是酒精蒸气遇冷液化形成的；试管内的酒精加热一定程度时，酒精蒸气会对塞子做功，将酒精蒸气的内能会转化为塞子的机械能，内能减小，温度降低；此过程与汽油机的做功冲程类似，在做功冲程中也是燃气的内能转化为活塞的机械能；（2）自行车轮胎在夏季烈日暴晒下会爆胎，爆破的原因也是内部压强变大造成的，即是由于温度升高导致的，所以气体压强的大小还与温度有关．①气体的实验规律的使用的条件是一定质量的气体，研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系时气体的温度一定不能变化．因此实验中缓慢推动注射器活塞，主要目的是使注射器内的气体温度保持不变；②分析表中实验数据，可以初步得出的结论：一定质量的气体，在温度一定时，压强与体积成反比．故答案为：（1）液化；减小；做功；（2）温度；①使注射器内的气体温度保持不变；②一定质量的气体，在温度一定时，压强与体积成反比．【分析】（1）酒精蒸气遇冷液化成“白气”，汽油机的四个冲程中，做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能；（2）根据自行车轮胎在夏季烈日暴晒下会爆胎，猜想影响气体压强的大小的因素；①缓慢的推拉活塞，可以使气体的温度保持与外界的温度保持一致，从而可以保持封闭气体的温度不变；②根据表中气体的体积和压强的实验数据可得出结论．